专题八

①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求： 在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 ②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯
中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 __________ 。
③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是
________ ，其原因是 _____________________________________ 。
作负极 ( 阳极 ) 时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极 (阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。
答案 (2)①
(或其他合理答案)
②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 ③甲 在甲装置中，负极不和Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负
极发生反应而使化学能转化为热能
(3)锌片
方法归纳 1.工作原理 原电池的闭合回路有外电路与内电路之分，外电路的电流是从 正极流向负极，内电路是从负极流向正极，故内电路中的阳离 子移向正极、阴离子移向负极。(盐桥中的阳离子移向正极区，
－ －＋ 3.下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO 3 ＋ 2I 4
3－ 2H＋ AsO 3 ＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2
均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图 ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。
下列叙述中正确的是(
)
A.甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B.甲组操作时，溶液颜色变浅
若两个电极插在同一电解质溶液的容器内，则由于阴阳离子的 移动速率不同而导致两极之间出现浓度差，以及因电极本身直 接与离子反应而导致两极之间电势差变小，影响了电流的稳定。 为解决这个问题，人们使用了盐桥。盐桥主要出现在原电池中， 有时也可在电解池中出现，其主要作用就是构建闭合的内电路， 但不影响反应的实质。盐桥内常为饱和氯化钾、硝酸钾等溶液。
D.下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
解析 锂离子电池放电时，为原电池，阳离子Li＋移向正极，A
错误；
锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应生成 Li，B
正确；
电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电
能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不同，C错误；
由图可知，锂离子电池的电极材料为 C和LiCoO2，应为该电池 放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为 Li 和 S ，应为该 电池充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充 电的过程，D错误。 答案 B
答案 C
2.将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4
和O2，即可产生电流。下列叙述正确的是(
①通入 CH4 的电极为正极
)
②正极的电极反应式为 O2 ＋ 2H2O
＋4e－===4OH－
===CO2 ＋ 2H2O
－ ===CO 2 3 ＋7H2O
③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－
专题八
电化学
[考纲要求]
1. 了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电 池反应方程式。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3. 理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止
金属腐蚀的措施。
考点一
知识精讲
一座“盐桥”连接“两池”形成回路
1.电化学装置中都有两个电极，分别发生氧化反应与还原反应。
子相同的物质。最后再插入盐桥即可。
题组二 “盐桥”的作用与化学平衡的移动 2.控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成如
下图所示的原电池。下列判断不正确的是(
)
A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极 为负极
解析
解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进
行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错； 因电解质溶液是酸性的，不可能存在 OH－ ，故正极的反应式为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转 移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错； 电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。
时，必须使用盐桥才能实现氧化剂与还原剂的分离，否则不会有 明显的电流出现。 2.电子流向的分析方法 (1)改变条件，平衡移动； (2)平衡移动，电子转移； (3)电子转移，判断区域；
(4)根据区域，判断流向；
(5)根据流向，判断电极。
考点二 几种重要的化学电池
知识精讲 高考中常见的新型电池有 “ 氢镍电池 ” 、 “ 高铁电池 ” 、 “碱性锌锰电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细 菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换
④负极的电极反应式为 CH4 ＋ 10OH － － 8e －
⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 B.②④⑥
D.①②③
⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动
A.①③⑤
C.④⑤⑥
解析
根据题意知发生的反应为 CH4 ＋ 2O2===CO2 ＋ 2H2O ，
－ 反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO 2 3 。CH4为还原剂，
解析
由图示结合原电池原理分析可知， Fe3 ＋ 得电子变成
Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；
电流表读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反
应达到平衡状态； D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2向 左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，不正确。 答案 D
2.盐桥是新课改教材中出现的新名词，因而围绕盐桥的电化 学知识已成为新课改地区命题的一个热点，所以有必要分析 研究盐桥问题的考查思路。通常从以下四个方面命题。
(1)考查盐桥的作用。
(2)考查含盐桥的电化学总反应式的书写。
(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向。
(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。
(5)考查盐桥的作用与平衡移动。
③带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者
不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转 化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会 发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转 化为电能。
(3)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，
阴离子移向负极区，以维持电荷守恒)。
方法归纳 2.设计思路 首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂，明确电极反应。 然后再分析两剂状态确定电极材料，若为固态时可作电极，若 为溶液时则只能作电解液。然后补充缺少的电极材料及电解液。
电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使
用惰性电极也可)，电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离
(2)离子流向 ①电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；②原电池： 阳离子移向正极，阴离子移向负极。
3.书写电极反应式
(1)“放电”时电极反应式的书写
①依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变
化，判断转移电子的数目；
②根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否
与电解质溶液共存。
(2)“充电”时电极反应式的书写
充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反 应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反 应的逆过程。
题组集训
题组一 “一池多变”的燃料电池
1.(2012· 四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精 检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O=== CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是( A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋ H2O D.正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ )
b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极， Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 c. 注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称 (或化学式)，并形成闭合回路。 ②由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或 Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表 面有红色固体析出。
)
A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O ＋e－===Ni(OH)2＋OH－ B.充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，
H2O中的H被M还原
但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置 ⅡB烧杯中加入
－ －＋2H O===AsO3－ ＋2H＋，电子沿导 NaOH溶液中，AsO3 － 2e 4 2 3
线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。
答案 D
失误防范 1.把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应设计成原电池
膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“锌银电池”、
“ 钮扣电池 ” 、 “Mg—AgCl 电池 ” 、 “Mg—H2O2 电池 ” 等。
新型电池是对电化学原理的综合考查，在高考中依托新型电
池考查的电化学原理知识有以下几点。
1.判断电极 (1)“放电”时正、负极的判断 ①负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质；②正极：元素
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片
的腐蚀，在(2)的材料中应选__________作阳极。
解析 (2)①根据题给条件和原电池的构成条件可得：
a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，
Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。
4.(2014· 浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力
汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M 表示储氢金属或合金。
该电池在充电过程中的总反应方程式是： Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO 2
－
下列说法正确的是(
类型“全”归纳
题组二 “久考不衰”的可逆电池 3.(2014· 天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为LixC＋
放电 Li1－xCoO2 充电
C＋LiCoO2
放电 充电
锂硫电池的总反应为2Li＋S
Li2S
)
有关上述两种电池说法正确的是(
A.锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移 B.锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同
应通入电源的负极，所以①错误；
正极的电极反应式为 O2 ＋2H2O＋4e －===4OH－ ，故②、④正
确，③错误；
放电时溶液(原电池内电路)中的阳离子向正极移动，阴离子向
负极移动，⑤错误，⑥正确。
答案 B
类型“全”归纳
类型“全”归纳
2－ 3
2－ 3
类型“全”归纳
2－ 3 2－ 3 2－ 3 2－ 3 2－ 3
化合价降低或发生还原反应的物质。
(2)“充电”时阴、阳极的判断 ①阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；②阳极：“放 电”时的正极在“充电”时为阳极。
2.微粒流向
(1)电子流向
①电解池：电源负极→阴极，阳极→电源正极；
②原电池：负极→正极。
提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。
题组集训
题组一 明确原理，设计装置
1.[2013·广东理综，33(2)(3)](2)能量之间可相互转化：电解食盐
水制备Cl2 是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为
电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：
ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
C.乙组操作时，C2作正极
D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
解析
－ 3－ －＋2H＋ 装置Ⅰ中的反应，AsO 3 ＋ 2I AsO 3 ＋I2＋H2O， 4
当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不
会沿导线通过，所以甲组操作，电ห้องสมุดไป่ตู้表(A)指针不会发生偏转，